Fuentes de corriente

Una fuente de tensión continua genera una tensión en la carga constante para distintas resistencias de carga. Una fuente de corriente continua es diferente: genera una corriente constante en la carga para distintas resistencias de carga. Un ejemplo de una fuente de corriente continua sería una batería con una resistencia de fuente grande (Figura 1.4a). En este circuito, la resistencia de fuente es 1 MΩ y la corriente por la carga es:

Cuando RL es 1 Ω en la Figura 1.4a, la corriente de carga es:

En este tipo de cálculo, las resistencias de carga pequeñas apenas tienen efecto sobre la corriente que pasa por la carga.

La Figura 1.4 b muestra el efecto de variar la resistencia de carga desde 1 Ω hasta 1 MΩ. En este caso, la corriente de carga permanece constante en 10 µA en un amplio rango. Sólo cuando la resistencia de carga es mayor de 10 kΩ se aprecia una caída en la corriente por la carga.

Fuente de corriente constante

Aquí tenemos otra definición que nos resultará útil, especialmente con los circuitos semiconductores. Ignoraremos la resistencia interna de una fuente de corriente cuando sea al menos 100 veces más grande que la resistencia de carga. Cualquier fuente que satisfaga esta condición es una fuente de corriente constante. La definición es entonces:

Fuente de corriente constante: RS > 100RL

El límite inferior de esta expresión se corresponde con el caso peor, luego:

Despejando la resistencia de carga, obtenemos la máxima resistencia de carga que podemos emplear teniendo todavía una fuente de corriente constante:

Es decir, la resistencia máxima de carga es igual a 1/100 de la resistencia de fuente.

La Ecuación (1.4) es una derivación porque hemos partido de la definición de fuente de corriente constante y la hemos reordenado para obtener la resistencia de carga máxima. Cuando la resistencia de carga es igual al valor del caso peor, el error de cálculo es del 1 por ciento, que es lo suficientemente pequeño como para poder ignorarlo en una segunda aproximación.

La Figura 1.5 muestra la región en la que la fuente de corriente es constante, siempre que la resistencia de carga sea menor que 0,01RS.


Figura 1.4 (a) Simulación de una fuente de corriente mediante una fuente de tensión continua y una resistencia grande. (b) La corriente por la carga es constante para resistencias de carga pequeñas.

(a)

(b)


Figura 1.5 La región constante se produce cuando la resistencia de carga es lo suficientemente pequeña.

Símbolo esquemático

La Figura 1.6a es el símbolo esquemático de una fuente de corriente ideal, una fuente cuya resistencia interna es infinita. Esta aproximación ideal no puede encontrarse en la naturaleza, aunque puede existir matemáticamente. Por tanto, podemos utilizar la fuente de corriente ideal para realizar análisis rápidos de circuitos y en la detección de averías.


Figura 1.6 (a) Símbolo esquemático de una fuente de corriente. (b) Segunda aproximación de una fuente de corriente.

(a)

(b)

La Figura 1.6a muestra una definición visual: es el símbolo de una fuente de corriente. Este símbolo indica que el dispositivo genera una corriente constante IS. Resulta útil pensar en una fuente de corriente como si se tratara de una bomba que genera una cantidad fija de culombios por segundo. De aquí viene la expresión que seguramente habrá escuchado “la fuente de corriente bombea 5 mA a través de una resistencia de carga de 1 kΩ”.

La Figura 1.6b muestra la segunda aproximación. La resistencia interna está en paralelo con la fuente de corriente ideal, no en serie como en el caso de una fuente ideal de tensión. En www.tuelectrotecnico.com podrá estudiar sobre el teorema de Norton y vera por qué la resistencia interna debe colocarse en paralelo con la fuente de corriente. La Tabla 1.1 le ayudará a comprender la diferencia entre una fuente de tensión y una fuente de corriente.

 

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Fuentes:

Libro Principios de Electrónica, Séptima edición, Albert Malvino, capítulo 1.

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